基于RTDS的风电场SVC控制器性能检测分析

风电场静止无功补偿器（SVC）控制器的性能对于大规模风电汇集地区电网的电压质量以及系统运行可靠性有着至关重要的影响。为此,在实时数字仿真器（RTDS）中建立了风电场及晶闸管控制电抗器（TCR）型SVC的实时数字仿真模型,即构成一个闭环测试系统,并对实际SVC控制器装置开展性能测试。测试结果表明：这种基于RTDS的SVC控制器闭环性能检测系统能够较全面地测试SVC控制器的动态特性。测试中发现,部分厂家SVC控制器在信号测量、调节器模型设计、网源协调辅助控制功能和控制切换等多方面仍存在亟待完善和改进的问题。     

一种用于消除孤岛微网结构扰动的鲁棒控制策略

分布式发电装置通过固态变压器(SST)接入配电网中,利用通信系统,可形成智能电网。智能电网孤岛运行时,利用其可进行通信的优势,采用主从控制。系统运行过程中,若从机出现故障,切除或修复故障以后重新并入,会改变系统的结构,从而影响系统的稳定性。针对此问题,该文分析了主机模型的不确定性,然后基于混合灵敏度问题设计用于微网主从控制的鲁棒控制器。主机采用所设计的鲁棒控制器为整个系统提供电压支持。通过所设计的鲁棒控制器,增强了系统电压对于从机数量变化带来的扰动的鲁棒性,使得从机数量或者负荷发生改变时整个系统电压幅值和频率仍能保持稳定。最后利用Matlab/Simulink仿真平台与RTDS硬件在环实验平台进行了仿真和实验验证,结果说明了所提控制器的有效性。     

超导储能装置提高风电场暂态稳定性的研究

对风电场安装使用超导磁储能装置增强风电场暂态稳定性进行了研究。在建立超导磁储能装置模型的基础上,提出了改善并网风电场暂态稳定性的超导磁储能装置控制策略,采用以网侧电压定向的矢量控制方案并通过附加前馈项实现其输出有功功率、无功功率的解耦控制。在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立了超导磁储能装置及其控制的仿真模型,基于实际电网及风电场的仿真结果验证了所建模型的正确性、控制策略的可行性。简要介绍了超导磁储能装置在并网风力发电系统的应用前景。     

超导储能装置提高风电场暂态稳定性的研究

对风电场安装使用超导磁储能装置增强风电场暂态稳定性进行了研究.在建立超导磁储能装置模型的基础上,提出了改善并网风电场暂态稳定性的超导磁储能装置控制策略,采用以网侧电压定向的矢量控制方案并通过附加前馈项实现其输出有功功率、无功功率的解耦控制.在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立了超导磁储能装置及其控制的仿真模型,基于实际电网及风电场的仿真结果验证了所建模型的正确性、控制策略的可行性.简要介绍了超导磁储能装置在并网风力发电系统的应用前景.     

基于RTDS的南方电网失步解列策略可靠性研究

为检验南方电网失步解列系统及其策略的可靠性,利用RTDS(real time digital simulator)对南方电网主网主要断面进行解列动作特性和电压定值试验.该试验搭建了南方电网500kV及以上交直流电网RTDS模型、失步解列系统、直流控制保护装置等组成的实时闭环仿真试验平台.根据2011年南方电网丰大极限运行方式,在两广断面及云南、贵州送出断面等配置失步解列装置,模拟直流闭锁、西电东送主通道送受端三相短路开关拒动等严重故障,全面测试严重故障下失步解列系统动作特性,分析安装点解列装置之间的动作选择配合及电压定值设置的合理性,验证策略的可靠性.试验表明,南方电网失步解列系统协调配合正确动作,失步解列稳控策略有效可靠.     

笼型异步风电系统在电网不平衡时的控制策略

分析了电网电压不平衡时系统机侧与网侧变流器的运行工况及控制方式,提出一种在两相静止坐标系下采用准比例谐振(PR)控制器来控制交流电流以达到控制有功功率恒定的网侧变流器控制策略。该控制策略以控制直流母线稳定为控制目标,在两相静止坐标系下采用准PR控制器避免了反复的坐标变换而导致的延时问题。在电网电压发生不对称故障时能保持直流母线电压的稳定无波动,从而不干扰机侧的稳定控制,使整个系统的安全性和稳定性得到提升。搭建了小值不平衡的仿真模型和一套笼型异步风电系统在大值不平衡电网电压下的实验验证系统。仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。     

用于svc控制系统闭环测试的rtds建模

静止无功补偿器(SVC)能有效提高电网接入点的电能质量,广泛应用于电力系统中.介绍了在实时数字仿真器(RTDS)中建立电网与晶闸管控制电抗器(TCR)+无源滤波器(FC)型SVC的实时数字仿真模型,利用该模型验证了SVC控制算法的正确性,并应用该模型与SVC控制器相连,测试SVC控制器的控制性能.试验结果表明:由SVC控制器和RTDS模型构建的闭环动态模拟试验系统能较好的验证SVC控制器的动态特性;通过实验验证了采用SVC控制算法的控制器能有效跟踪电网的无功变化,维持电压稳定,具有很好的控制效果.     

伊敏-冯屯可控串补控制策略的RTDS实验研究

采用RTDS实时仿真工具验证了我国东北电网伊敏－冯屯500 kV交流输电架空线路可控串联补偿控制器的各项控制性能,检验了可控串联补偿装置的稳态运行特性,研究了可控串联补偿装置的阻抗阶跃特性和运行模式转换特性,最后通过三相故障的工况验证了可控串联补偿装置提高系统暂态稳定性尤其是阻尼低频功率振荡的作用。     

用电压源型高压直流输电解决高压电网中工业系统引起的电能质量问题

为解决高压电网中工业系统引起的的电能质量问题，文章采用电压源型高压直流输电方式向工业系统供电，设计了可隔离谐波、进行功率和频率调节的电压源型高压直流换流站的控制器，并运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了由VSC-HVDC供电的工业系统模型，仿真实验验证了上述供电方式和控制器的正确性和有效性，表明采用电压源高压直流供电方式能有效解决高压电网中工业系统引起的电能质量问题，且控制方式灵活、简单。     

双向VSC-HVDC传输系统的归一化控制与运行

针对部分地区由于地理位置以及季节性差异引起的能源不平衡现象,提出了基于电压源换流器的高压直流输电（voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC）系统双向传输的归一化控制策略,实现了分区联络电网能源优势互补。首先,将电压源换流器两侧的下垂特性归一化,获得交直流电网的传输功率参考值;然后,比较直流输电线路两端传输功率参考值的大小与方向,确定直流输电线路的传输功率;最后,通过控制直流线路两端的直流电压,实现功率双向传输,平衡两侧交流电网的功率。设计了3种不同的工作情景,采用实时数字仿真器（real time digital simulator, RTDS）进行了仿真研究,仿真结果验证了控制的有效性, 实现了低碳电力调度。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

独立局域电网三道防线建设方案分析

文中首先总结了独立局域电网网架结构的特点,结合国家推进售电侧改革的发展趋势,分析了独立局域电网普遍存在的安全稳定问题。以某独立局域电网为例,提出了三道防线建设方案,对稳定控制系统、低频低压减载、高频切机、失步解列配置方案涉及到的一些关键技术问题进行了阐述,并通过实时数字仿真仪(RTDS)仿真试验和离线仿真验证了方案的适用性,对在线实时稳定控制系统的可行性进行了论证。最后对独立局域电网三道防线的建设原则进行了归纳总结。     

SVC与桨距角控制改善异步机风电场暂态电压稳定性

研究了改善异步机风电场暂态电压稳定性的措施。基于普通异步机的恒速风电机组是目前世界上应用最为广泛的风电机组之一，由于其发出有功功率的同时吸收无功功率，会导致接入风电地区电网的电压稳定性降低。文中在DIgSILENT/PowerFactory中建立了静止无功补偿器（SVC）控制模型及风电机组桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明，在接入风电地区电网发生三相短路的大扰动故障时，SVC能够有效地帮助恒速风电机组在故障后恢复电压，提高输出的电磁功率，桨距角控制能够有效地降低恒速风电机组的输入机械功率，以上2种措施能够避免风电机组机械与电磁功率不平衡引起的异步发电机超速及电压失稳;采用SVC及风电机组桨距角控制能够改善异步机风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

基于RTDS的孤网频率特性仿真

为研究孤网频率特性,以便采取措施保障电网安全稳定运行,针对2008年初桂林地区电网孤网运行的实际情况,利用RTDS搭建了国电永福电厂#2机单机带负荷的孤网仿真模型。通过仿真实验和理论分析,深入研究机组一次调频中调差系数、调频限幅、调频死区、励磁系统AVR各参数的设置以及负荷特性对孤网频率稳定性的影响,仿真结果对于孤网运行具有重要的现实意义。     

基于主动支撑型VSCs的新能源电网惯量调控与特性分析

随着新能源渗透率的不断增加,电网的惯量水平和一次调频能力不断下降,导致系统鲁棒性降低。传统电网惯量由同步发电机的旋转大轴提供,为固定不变的刚性惯量,而主动支撑型电压源型变流器（VSC）具有惯量柔性调控特性,可灵活调控系统惯量中心偏向功率扰动点,以提高区域电网的频率稳定。首先推导了2区互联系统的惯量中心点位置,其次介绍了具有同步发电机惯量特性的VSC主动支撑控制策略,最后利用主动支撑型VSC惯量柔性调控特性,调节惯量中心点向功率扰动点偏移,削弱不平衡功率对系统频率的冲击,从而提高系统的鲁棒性。在DIgSILEN/PowerFactory仿真环境中搭建4机2区系统验证了结论的准确性。     

交直流电力系统暂态安全稳定在线紧急控制策略并行算法

针对在线策略优化约束和控制措施考虑不足以及计算速度无法满足在线要求等问题,基于参与因子、综合电气距离、无功电压灵敏度及安全稳定裕度,提出了直流系统功率紧急调制、切机、切负荷和局部电网解列的量化控制性能指标和两阶段在线策略优化集群计算方法。在各阶段计算中,依据控制措施性能指标进行措施组合,形成计算任务,按控制代价对计算任务排序形成调度队列,提交集群系统进行并行计算。首先计算暂态功角稳定紧急控制策略,实现直流紧急调制与切机和匹配切负荷的协调;然后,在暂态功角稳定策略的基础上,进行暂态电压和频率安全稳定策略的计算,实现暂态功角稳定控制与暂态电压和频率安全稳定控制的协调。仿真实例验证了算法的有效性。     

有源电力滤波器自适应电网电流滞环控制

简要介绍了基于有功能量平衡原理的控制方法,将自适应电网电流滞环控制方法应用于三相四线制有源电力滤波器。该方法主要根据电网电压、有源电力滤波器接入点电压和电网电流的微分改变滞环电流宽度,从而实现开关频率的稳定;通过改变补偿电流的波形实现电网电流的正弦化,且在负载变化时,电网电流能实现动态稳定。该方法的特点是不需要传统的谐波电流检测,可实现数字化控制。使用Matlab仿真,其结果证明了该方法对三相四线制有源电力滤波器进行定频控制是可行的。     

孤岛电网频率电压耦合机理及控制措施

地区电网与主网发生解列故障时,将转为孤岛电网运行状态,由于孤岛电网转动惯量较小,大容量不平衡功率冲击下孤网频率和电压交互作用显著。首先,揭示了孤岛电网频率和电压之间耦合作用的机理,通过构建单机单负荷模型,分析了线路传输有功、负荷频率因子和线路高抗补偿度对孤网频率和电压动态过程的影响。结合西藏电网实际运行情况,从稳定控制措施方面给出了应对孤网频率和电压越限的建议,并通过仿真验证其有效性,研究结论可以为藏中联网工程投运后西藏电网稳定运行提供技术支撑。     

基于虚拟同步机的并网逆变器不平衡电压灵活补偿策略

电力电子设备大量地接入电网,给电网带来了系统惯量和阻尼降低等问题。为了提高不平衡电网频率稳定性和改善电网电压的电能质量,提出了基于虚拟同步机的不平衡电压灵活补偿控制策略。通过采用虚拟同步控制,在电网频率波动时提供有功功率支撑,提高电网频率稳定性。通过采用负序电压前馈补偿,抑制公共连接点不平衡电压,改善电能质量。通过建立不平衡电网下的虚拟同步机模型,提出采用电压前馈的不平衡电压抑制策略。进而,分析了采用电压前馈补偿策略的控制性能,研究不平衡电压补偿系数的设定方法。提出的控制方法可根据电网电压不平衡度的控制目标和设备剩余容量自动地调整不平衡电压补偿系数,实现不平衡度灵活调节。最后,通过仿真结果验证所提控制策略的正确性和有效性。     

基于虚拟同步发电机的逆变电源控制策略研究

针对采用常规下垂控制方法的逆变电源存在稳定时电压和频率的偏移,不能完全满足电网运行要求的问题,采用了一种新的逆变电源控制方法即虚拟同步发电机(VSG)控制策略。建立了虚拟同步发电机的模型,参考同步发电机控制理论,重点设计了功频控制器和励磁控制器,搭建了以大容量汽轮发电机模拟电网的逆变器并网发电系统。通过Matlab/Simulink仿真验证了虚拟同步发电机中转动惯量的作用和虚拟同步发电机的并网调节特性,仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的逆变电源在外特性上近似等效为一个同步发电机,具有良好的调频调压性能,能很好地适应电网的运行要求。